Engenharia de sistemas de estudos de comércio

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Quinta-feira, 9 de junho de 2011.
Metodologia de estudo de comércio.
3 comentários:
Este tópico tem a ver com sua esfera profissional ou é mais sobre seus hobbies e tempo livre?
Olá, eu sinto que eu vi você visitar meu blog, então eu vim para retornar a vontade?
Eu estou tentando encontrar problemas para melhorar o meu site! Eu acho que é adequado usar alguns dos seus conceitos!

Engenharia de sistemas de estudos comerciais
Aquisições de defesa feitas com facilidade.
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Engenharia de sistemas.
Um estudo de comércio é um estudo que identifica uma solução preferencial entre uma lista de soluções qualificadas. O estudo de comércio examinará essas soluções em relação a critérios como; custo, cronograma, desempenho, peso, configuração do sistema, complexidade, uso de comercial fora da prateleira (COTS) e muitos outros. Estudos de comércio são realizados ao longo de um programa de aquisição de desenvolvimento de conceito através do design do sistema. Na engenharia de sistemas, eles são utilizados principalmente para determinar os requisitos de nível operacional e de sistema.
Estudos de comércio são utilizados em apoio à tomada de decisões ao longo do ciclo de vida de um programa. Os estudos de comércio são conduzidos entre os recursos operacionais, os requisitos funcionais e de desempenho, as alternativas de design e seus processos relacionados de fabricação, teste e suporte; cronograma do programa; e custo do ciclo de vida para examinar sistematicamente as alternativas. Uma vez que as alternativas foram identificadas, uma equipe de estudo de comércio aplica um conjunto de critérios de decisão para analisar as alternativas. Esses critérios são & # 8216; negociados & # 8217; para determinar qual alternativa é ótima e ser recomendada.
A maioria dos estudos comerciais não são estritamente formais ou informais; geralmente eles caem em algum lugar entre esses dois extremos. Como regra geral, os estudos formais de comércio são indicados para decisões de alto impacto, alto risco ou de alto impacto. Nem todos os estudos de comércio devem seguir todo o rigor de um processo formal, mas devem ser adaptados às circunstâncias específicas do programa, tais como: [1]
Probabilidade ou gravidade do risco programático, Objetividade e dados quantitativos usados, Detalhes nos dados disponíveis e Tempo, esforço e dinheiro necessários para realizar o estudo do comércio.
O Trade Studies apoia as seguintes atividades:
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Estudo de comércio.
Um estudo de comércio, também conhecido como análise de trade-off, é um método para tomar uma decisão entre alternativas concorrentes. Embora os estudos de comércio informal sejam realizados com frequência simplesmente ponderando mentalmente as alternativas e tomando uma decisão, os estudos de comércio formal são úteis para refinar e solidificar os pensamentos e para remover o viés da decisão. Os estudos de comércio são mais úteis quando há muitos critérios diferentes que precisam ser considerados na decisão, cada um dos quais tem um nível de importância diferente. Por exemplo, ao selecionar um carro, você pode se preocupar com segurança, economia de combustível e custo, mas a importância de cada um desses fatores provavelmente não é o mesmo.
Os estudos de comércio são uma ferramenta importante na engenharia de sistemas, mas eles podem ser usados ​​para tomar decisões em uma ampla gama de situações e, portanto, são úteis fora do contexto estreito da engenharia de sistemas. Os principais passos de um estudo de comércio formal são:
Identificar alternativas Selecionar critérios Atribuir pesos de critérios Desempenho da taxa Calcular os resultados.
Existe uma ferramenta de estudo de comércio neste site que ajuda a automatizar o processo de realização de um estudo de comércio. Você pode achar útil usar essa ferramenta para acompanhar a discussão.
Identifique Alternativas.
O primeiro passo em qualquer estudo de comércio é identificar as alternativas que estão sendo consideradas. Por exemplo, você pode precisar decidir entre vários veículos potenciais: Toyota Camry, Ford Explorer, Ford F150 e Porche Boxter. Cada um desses veículos tem seus próprios méritos, e o resultado do estudo do comércio será baseado nos atributos do veículo que são mais importantes para você, combinados com o quão bem cada veículo satisfaz esses atributos.
Selecione Critérios.
Depois de identificar as alternativas, o próximo passo é selecionar os critérios que serão usados ​​ao tomar a decisão. Os critérios definem os atributos críticos que a alternativa ideal deve possuir. Por exemplo, se você estiver procurando por um veículo familiar para levar seus filhos à prática de futebol, então você pode exigir que ele seja seguro e tenha espaço suficiente para acomodar seus filhos e seus colegas de time de futebol. No entanto, se você está procurando algo para arrastar a corrida nos finais de semana, a velocidade e o manuseio serão mais importantes para você.
Embora os critérios sejam exclusivos para cada decisão, os critérios comuns incluídos na maioria dos estudos de comércio incluem:
Ao selecionar critérios, é importante que a lista de critérios esteja completa (ou seja, a lista considera todos os atributos críticos que devem ser incluídos na decisão) e ser única (ou seja, os critérios não dependem um do outro, bem, em um critério significa que também está funcionando bem em outro, e vice-versa).
Atribuir Pesos de Critérios.
Uma vez que a lista completa de critérios é determinada, os fatores de ponderação de cada critério são atribuídos com base na importância relativa de cada critério. Os pesos determinam quão fortemente uma critiera contribui para a pontuação geral. Existem vários métodos comuns para determinar fatores de ponderação que são descritos abaixo em ordem do mais simples para o mais complicado.
Ponderação linear.
De longe, o método mais simples de calcular fatores de ponderação é usar um método de ponderação linear. Nesse método, um valor de importância é atribuído a cada crítica em alguma escala - por exemplo, uma escala de 1 a 9, em que 1 é menos importante e 9 é mais importante. Depois que os valores de importância são atribuídos, os valores são normalizados de modo que somam para um valor de 1, e esses valores normalizados se tornam os fatores de ponderação.
Ponderação em pares.
O método de ponderação parwise consiste em criar uma matriz quadrada onde os critérios são colocados ao longo das linhas e colunas da matriz. Os valores na matriz são baseados na importância relativa entre pares de critérios. Os valores são escolhidos dentro do intervalo 1-9 conforme descrito na tabela a seguir:
Os valores são preenchidos na matriz comparando os critérios em cada linha com os critérios ao longo das colunas e determinando a importância relativa entre os critérios. Uma matriz de exemplo é dada abaixo para o caso de selecionar um carro familiar. Neste exemplo, segurança e confiabilidade são os critérios mais importantes. Isso pode ser visto encontrando as linhas de segurança e confiabilidade e observando que os valores para esses critérios são sempre maiores ou iguais a 1. Por exemplo, segurança é moderadamente mais importante que conforto (3) e é muito mais importante que economia de combustível (6). Se você olhar para a linha para o conforto, você verá que o valor quando comparado à segurança é 1/3, o que é consistente. Da mesma forma, na linha de economia de combustível, o valor quando comparado com a segurança é 1/6.
Uma vez que a matriz pairwise é construída, os fatores de ponderação podem ser calculados. O cálculo é realizado ao encontrar a média geométrica de cada linha na matriz e depois normalizar os valores médios geométricos. Uma média geométrica é calculada por:
$$ GM = \ left (N_1 * N_2 *. * N_N \ right) ^ $$
A tabela abaixo mostra a matriz juntamente com os valores médios geométricos para cada linha e os fatores de ponderação normalizados finais:
Processo de hierarquia analítica.
O Processo de Hierarquia Analítica (AHP) começa construindo a matriz pairwise como descrito na seção anterior. No entanto, em vez de determinar os fatores de ponderação calculando a média geométrica para cada linha, a matriz é multiplicada por si mesma e, em seguida, cada linha da matriz resultante é somada e normalizada. A multiplicação da matriz é realizada até os valores normalizados convergirem. Nesse processo, a matriz resultante de cada multiplicação é multiplicada por si mesma para a próxima iteração. Embora a convergência possa ser testada, geralmente é seguro apenas executar a multiplicação 3 vezes. Uma vez que a matriz final é alcançada, as linhas da matriz são somadas para obter uma coluna de valores. Esta coluna de valores de linha somados é então normalizada para dar os fatores de ponderação final.
Os fatores de ponderação que resultam de AHP são tipicamente muito semelhantes aos fatores de ponderação resultantes do método pairwise. Por exemplo, os fatores de ponderação na tabela abaixo foram calculados com o método AHP usando a mesma matriz pairwise da seção anterior:
Nós temos uma série de calculadoras estruturais para escolher. Aqui estão apenas alguns:
Avalie o desempenho.
Após a seleção dos critérios, os valores de desempenho das alternativas são classificados. A classificação é baseada em quão bem a alternativa atende aos critérios. Em todos os casos, um valor de classificação é atribuído a cada critério, e então os valores são normalizados.
Vários exemplos serão demonstrados para o caso de comprar um carro familiar usando os critérios da seção anterior.
Desempenho Qualitativo.
Para um critério como a segurança, um valor numérico pode não ser conhecido, e, em vez disso, apenas uma sensação qualitativa geral para o desempenho de cada alternativa é conhecida. Neste caso, um valor de classificação pode ser atribuído à alternativa com base em uma escala de 1-5, onde 1 é muito pobre e 5 é excelente.
Um exemplo das avaliações de desempenho para vários veículos é dado na tabela abaixo, onde os valores são baseados em classificações qualitativas em uma escala de 1-5. Os valores são então normalizados para dar as pontuações de desempenho final:
Desempenho Quantitativo - Alto Valor Melhor.
Muito comumente, um valor numérico é conhecido pelo desempenho, e um valor maior é melhor que um valor baixo. Nesse caso, o valor de desempenho real pode ser usado diretamente e, em seguida, os valores são normalizados para obter os escores de desempenho final. Um exemplo para a capacidade do passageiro é mostrado abaixo, onde o valor é simplesmente o número de passageiros que podem caber no veículo:
Desempenho Quantitativo - Baixo Valor Melhor.
Se um valor numérico é conhecido para o desempenho, mas um valor baixo é melhor em vez de um valor alto, os valores de desempenho são registrados e um valor intermediário invertido é calculado com base em:
Para o valor invertido, o valor real é a mesma distância abaixo do valor máximo, pois o valor real foi orignially acima do valor mínimo. Os valores invertidos são então normalizados para dar os resultados finais de desempenho.
Um exemplo para o custo do veículo é mostrado abaixo:
Calcule resultados.
Para calcular os resultados, uma tabela é construída como a mostrada abaixo. Os critérios são listados nas linhas, juntamente com o fator de ponderação para cada critério, e as alternativas são listadas nas colunas. Os resultados do desempenho são listados para cada alternativa em relação a cada critério. Uma pontuação ponderada é então calculada multiplicando a pontuação de desempenho pelo fator de ponderação para os critérios correspondentes. As pontuações ponderadas são então somadas para cada alternativa, e uma pontuação final é calculada pela ampliação das pontuações ponderadas somadas para que a maior alternativa de pontuação tenha uma pontuação de 100.
Interpretando resultados.
Um estudo de comércio é apenas tão objetivo quanto você o faz. Quaisquer vieses que você tenha ao definir ponderações para os critérios ou ao classificar o desempenho das alternativas serão refletidos nos resultados, portanto, os resultados do estudo comercial não devem ser considerados como absolutos. Para minimizar o risco de viés nos resultados, um estudo de sensibilidade deve ser conduzido, no qual as ponderações dos critérios e os valores de desempenho são modificados para ver como os resultados são sensíveis a esses fatores.
Lista de correspondência.
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Capítulo 4: Ferramentas de Engenharia do Sistema.
Por David Beale e Joseph Bonometti.
Este capítulo destina-se a fornecer exemplos suplementares de aplicação de ferramentas de engenharia de sistemas que podem ser necessárias durante o processo de design da SE por uma equipe de estudantes. Certamente, não é abrangente a amplitude e a sofisticação das ferramentas disponíveis na indústria. O que é apresentado aqui é algumas ferramentas essenciais, algumas básicas e simplificadas para fácil aplicação a um projeto de estudante.
É um bom momento para reforçar a ideia da arte da Engenharia de Sistemas em comparação com as "ferramentas" do artista. A prática, a compreensão, a manutenção e a adaptação de qualquer conjunto de ferramentas é necessária em todas as profissões, mas se as ferramentas se tornam objeto da arte, ou o objetivo final em si, falhou em seu mestre. No campo aeroespacial técnico e altamente complicado de hoje, o perigo é o uso excessivo e a dependência das ferramentas SE para produzir um produto bem sucedido aos olhos do cliente. Somente engenharia de som e bom julgamento triunfarão a esse respeito, enquanto a dependência excessiva do "processo" serve apenas para tornar um escravo do engenheiro de sistemas e obscurecer o impedimento crítico ao sucesso através de uma atenção excessivamente estrita para preencher documentos, fazer prazos, acrescentando orçamentos e apresenta dados insípidos. Portanto, aplique as ferramentas com a intenção de que elas servem para:
Auxílio em comunicações Prevenir erros "idiotas" Destaque os problemas ou problemas mais importantes Garantir a intemperidade Produzir o melhor produto possível para a situação dada.
Não trate as ferramentas como:
A coisa mais importante no projeto A substituição por boa engenharia ou julgamento de som O processo para garantir que todos os erros (particularmente design) sejam eliminados O que você recebe (ou graduado) para produzir.
Documento em forma de estrutura de tópicos.
Estrutura da divisão do produto (PBS)
Conceito de Operações.
Valide e verifique.
Documento de Controle de Interface.
Orçamentos de massa, energia, custo e link.
Análise do modo de falha.
Armazene e documentos de linha de base.
Estrutura de repartição do trabalho (WBS), Gantt Chart, SEMP.
Tabela 1. Ferramentas de Engenharia de Sistemas. * Outras ferramentas são aplicáveis ​​ao Design Arquitetônico, mas não apresentadas neste Capítulo, como análise funcional ou decomposição funcional (ver exemplo no Capítulo 2), matrizes de decisão, Casa de Qualidade, além da simulação de software (ver exemplo no Capítulo 8), prototipagem e modelagem.
Estrutura da divisão do produto (PBS)
Uma estrutura de repartição do produto (PBS) é uma quebra hierárquica dos produtos de hardware e software do projeto. É criado como parte da função de design arquitetônico SE. O exemplo a seguir (Figura 1) é de (NASA, 2007). Estes podem ser criados no PowerPoint usando o Insert & gt; Diagrama & gt; Organograma organizacional. Um pouco de discrição pode ser usado para combinar blocos (na maioria das vezes para projetos menores), ou adicionar especificidade para outros. O PBS comunica as áreas a serem trabalhadas e suporta tarefas, orçamentos e outras ferramentas de desenvolvimento SE. Para o projeto SOFIA (Figura 2), os dois principais subsistemas são o Sistema Observatório e o Sistema de Terra.
Figura 1. Estrutura de ruptura do produto da NASA (PBS) para um veículo de lançamento.
Figura 2. Exemplo de PBS para o telescópio infravermelho SOFIA.
Estrutura de repartição do trabalho (WBS)
A Figura 3 mostra uma estrutura de repartição de trabalho ou WBS (uma divisão hierárquica de hardware, software, serviços e dados) para o sistema de exemplo SOFIA da Figura 2. A WBS é uma árvore de esforços subdivididos para alcançar o objetivo final, deve incluir todo o trabalho funções. Funções adicionais de trabalho na EAP não encontradas em um PBS incluem Gerenciamento de Projetos, Engenharia de Sistemas, etc. (de (NASA, 1995)). A WBS também adiciona na preparação de estimativas de custos, requisitos de mão de obra, etc. Este documento, como todas as ferramentas SE, é adaptado ao projeto. Deve ser útil e aplicável ao trabalho e não apenas uma cópia do "pacote do último projeto" para incluir na próxima revisão ou briefing. Uma boa regra para usar com todas as ferramentas SE: se não tiver nenhuma função para suportar o projeto, ele não deve ser usado. No caso de pequenos projetos de estudantes, o objetivo de aprendizagem pode tornar a inclusão de ferramentas de processo e rastreamento de outra forma muito importantes. Além disso, os projetos de alunos passados ​​de uma classe ou grupo de alunos para outro tornam a documentação clara através do Gerenciamento de Configuração uma necessidade maior.
Figura 3. POEP de nível mais alto do projeto SOFIA, e os detalhes do WBS do Sistema Observatório.
A WBS inclui muitos dos mesmos elementos que o PBS, mas acrescenta coisas como gerenciamento, segurança, confiabilidade ou outras atividades de supervisão significativas. Pode ser pensado como componentes derivados de "pessoas", enquanto o PBS é mais "coisas" que compõem o projeto. Mais uma vez, a finalidade é comunicar a complexidade e a natureza do projeto, estimular o processo de projeto e engenharia e evitar omissões ou duplicações óbvias.
Este próximo WBS é um exemplo de como um WBS tradicional pode ser configurado para uma tarefa de engenharia de sistemas incomum ou avançada. O sistema Momentum Exchange Electrodynamic Reboost (MXER) é um cabo de espaço de 100 km que pode pegar um satélite e jogá-lo em uma trajetória para GEO, a lua ou espaço interplanetário. É reiniciado pressionando o campo magnético da Terra e pode estar pronto para conferir impulso ao próximo satélite lançado para LEO. Observe como seus componentes e necessidades exclusivos são capturados na EAP. O "Código do Propagador" é um algoritmo de computador separado que prevê onde o limite de amarração será no encontro. Como este era um fator chave para o projeto, controle e operações, era uma área de nível superior a ser trabalhada. Poderia ter sido incluído como um item de nível inferior em uma área de controle de aviónica ou espaçonave tradicional, mas neste projeto de desenvolvimento de tecnologia foi melhor servido para esgotar o topo. Como se sabe quando fazer isso? Essa é a arte da Engenharia de Sistemas! Experiência, intuição de engenharia e consulta com membros da equipe de design são as formas típicas de fazer esse julgamento. Ele nunca deve ser baseado na documentação do último projeto porque é fácil “recortar e colar” e passar para a próxima ferramenta SE.
Figura 4. Estrutura de fragmentação do trabalho de amarração MXER (Momentum Exchange Electrodynamic Reboost).
Uma WBS não precisa ser um gráfico hierárquico. Veja o exemplo PEP no Capítulo 2 que é baseado em um Gráfico de Gantt e uma estrutura de estrutura de tópicos da WBS usando o MS-Project.
Estudos de comércio.
Um estudo de comércio é uma ferramenta usada para ajudar a escolher uma solução para um problema ou associar a área de desenvolvimento para um projeto específico. Eles são freqüentemente usados ​​no início do ciclo de desenvolvimento do produto e, se usados ​​adequadamente, podem ser uma das tarefas de engenharia mais importantes no ciclo de vida de um produto. Em projetos altamente sofisticados, ou o design de "sistemas de sistemas", o estudo de comércio é muitas vezes muito complexo, com detalhes de engenharia que se aproximam do processo de projeto atual em algumas áreas. Estes estudos também são extremamente importantes na definição e iluminação de quais fatores são realmente os mais influentes para o sucesso do trabalho. Os resultados mais surpreendentes devem se originar nos estudos de comércio iniciais (Fase A ou B), se não, as surpresas virão no final de um projeto onde o tempo e o dinheiro necessários para fazer uma mudança são excessivos.
Se um problema tiver soluções múltiplas, um estudo de comércio classificará as soluções, fornecendo a cada solução um valor numérico. Um método simples é determinar um valor numérico para cada opção. Isso geralmente é feito com base em fatores de peso e uma escala de normalização para os critérios de avaliação. Os critérios de avaliação são fatores importantes que queremos incluir no estudo de comércio. Os fatores de peso são usados ​​para determinar a importância de os critérios de avaliação serem relativos entre si. A escala de normalização cria uma escala de intervalo constante que nos permite definir um valor numérico para cada um dos critérios de avaliação.
O custo, a massa, o volume, o consumo de energia, o legado e a facilidade de uso são alguns critérios básicos de avaliação (nota, dependendo do projeto, podem ser desejáveis ​​critérios adicionais ou eliminar um listado aqui, possivelmente, pode ser apropriado). Também é muito importante entender que a escolha de fatores de peso e escala de normalização são extremamente importantes para esse processo. Deve ter um grande cuidado ao estabelecer esses valores, porque o resultado pode ser altamente sensível ao viés intencional ou não intencional. Por exemplo, se um lista o custo do seguro ao comprar um carro juntamente com o preço de compra inicial como critério de avaliação, mas acrescenta um fator de pesagem ao seguro muito maior que o preço de compra, os resultados de classificação das diferentes opções de carros são marcadamente diferentes. Quando o seguro é muito menor do que o preço de compra e varia apenas ligeiramente entre os vários carros, os resultados não renderão o melhor valor se o que você realmente deseja é baixo custo geral do ciclo de vida ou o menor custo por milha.
Em alguns espaços comerciais muito próximos, pode-se empregar o desejo de distinguir entre várias opções e uma escala de pesagem de nível (ou seja, uma escala de ponderação de 1, 3 e 9, por exemplo). Isso intencionalmente infla as pequenas distinções entre as opções de modo que um "vencedor" claro pode ser determinado. Esses esquemas devem ser utilizados com extrema atenção e somente quando as opções são verdadeiramente impossíveis de se diferenciar.
Etapas do Estudo de Comércio Simplificado.
1. Defina o problema.
2. Defina restrições nas soluções.
3. Encontre 3-5 soluções.
4. Defina critérios de avaliação.
5. Defina fatores de peso.
6. Defina a escala de normalização.
7. Preencha o estudo de comércio (por exemplo, formato de planilha)
8. Classifique as soluções.
Exemplo de estudo de comércio - Comprar um carro (de J-M Wersinger e Thor Wilson)
Com base nas etapas listadas acima:
1. Quero encontrar qual é a melhor opção para um carro novo.
2. O carro deve ser inferior a US $ 50.000 e deve ser local.
3. Um cívico negro com 37 mil milhas e custa US $ 4,000 em condições precárias. Um BMW vermelho com 57.000 milhas e custa US $ 17.000 em excelente estado. Um Passat branco com 6.000 milhas e custa US $ 7.000 em boas condições.
4. Custo, quilometragem, condição do carro e cor do carro.
5. Atribua um fator de peso de 3 para o custo e condição do carro, 2 para quilometragem e 1 para a cor do carro.
6. Escalas de normalização:
Condição do carro.
Cor do carro.
Tabela 2. Exemplo de estudo de comércio.
Exemplo de estudo de comércio - Comparação de microcontroladores para CubeSat (AUSSP, 2007)
Tabela 3. Exemplo de estudo de comércio, microcontrolador versus FPGA.
Este é um estudo de comércio realizado pela equipe do subsistema C & amp; DH para avaliar os pontos fortes e fracos relativos dos microcontroladores padrão de 8 bits e os FPGAs Antifuse (programáveis ​​de uma vez) (Matrizes de portas programáveis ​​de campo) em aplicativos CubeSat. Embora os microcontroladores tenham sido amplamente utilizados nas aplicações CubeSat, os FPGAs são uma tecnologia relativamente nova que pode fornecer uma solução para os tumores de eventos únicos induzidos por radiação (SEUs), comuns em uma órbita terrestre baixa e síncrona do sol. Os critérios de avaliação foram escolhidos de tal forma que o comércio não compararia uma peça específica de hardware de cada categoria, mas sim os traços essenciais de qualquer peça de hardware de cada categoria.
Resultado: A tolerância à radiação inerente de qualquer peça de hardware implementada em um CubeSat é uma característica de importância crítica. Enquanto os FPGA da Antifuse pareciam ser uma solução para SEUs em satélites pequenos, eles não classificavam mais do que os microcontroladores mais tradicionais no estudo de comércio. Quando o desempenho, o custo, o tempo e o alcance da implementação de cada sistema são comparados, os FPGAs parecem assumir apenas a categoria de desempenho, com os microcontroladores varrendo os outros. Mesmo com tolerância à radiação em 30% da pontuação total ponderada (um exemplo de polarização da análise para verificar a robustez do resultado), os FPGAs surpreendentemente rastreiam microcontroladores. Sem dúvida, esse tipo de estudo de comércio terá resultados muito diferentes para missões com mais recursos, mais tempo e engenheiros mais experientes. No entanto, parece que a rota correta é implementar um microcontrolador padrão, juntamente com algoritmos de detecção e correção lógicos da SEU.
Essa foi uma comparação de subsistema que não considerou as implicações de engenharia de sistemas para outros subsistemas, o que teria solidificado ainda mais o controlador programável padrão. Com apenas um conjunto de instruções capazes de ser implementadas, a qualidade e a confiabilidade de todos os subsistemas controlados serão aumentadas. Esses outros subsistemas teriam que bloquear as decisões de tecnologia anteriormente e ter menos capacidade de corrigir problemas através de mudanças de software. Do ponto de vista de engenharia de sistemas (ou gerenciamento de projetos), um maior número de SEUs, massa adicional em blindagem ou mais esforço no layout do componente (aproveita o efeito de proteção de tanques, estruturas, etc.) são todos compromissos aceitáveis ​​para um inflexível mas endurece radiação o subsistema C & amp; DH.
Exemplos de documentos de controle de interface.
Os Documentos de Controle de Interface (ICD) são inerentemente simples no fato de gravarem todos os locais onde é fácil (e a experiência passada provou) não comunicar as especificações técnicas e os requisitos entre as equipes do subsistema. Os orifícios de parafusos desalinhados ou os pinos de conector ausentes são dispendiosos para serem consertados quando a montagem final está sendo feita e o projeto está atrasado algumas semanas no encontro de uma data de lançamento fixa. O documento é outro lugar para verificar as tensões, as taxas de fluxo de fluido, as cargas térmicas, etc., para garantir a conformidade com os padrões e requisitos de nível superior. O ICD também pode ajudar a explicar a "massa faltante" nunca planejada na forma de fiação, suportes e hardware miscelátil necessário em uma montagem de trabalho real, uma vez que raramente são todos os componentes do sistema conectados de ponta a ponta.
O ICD não é apenas documentação, mas também hardware projetado para verificar o ajuste e testar os componentes reais ao longo do desenvolvimento. Isto é especialmente útil em grandes projetos com componentes e subsistemas em desenvolvimento em todo o mundo. Em vez de colocar fisicamente peças, um modelo de hardware de interface é construído e testado separadamente em cada parte, sem afetar a programação de um grupo ou o processo de desenvolvimento. Os CDIs também se aplicam ao equipamento terrestre e às comunicações sem fio. Em qualquer lugar, a necessidade de documentar funções separadas que, em última instância, se interliga, um CIM pode ser desenvolvido. Uma ampla variedade de formulários de documentos é mostrada nos exemplos a seguir. Tabelas ou formatos de planilhas são comuns, mas os ICDs podem incluir documentos técnicos, imagens, hardware, gráficos e referências de especificação.
O engenheiro de sistemas é responsável por manter o ICD atual e preciso. Os leads do subsistema, muitas vezes, aplicam cegamente o que receberam pela última vez como as especificações para as quais estão projetando e construindo. Portanto, o engenheiro do sistema deve garantir que cada equipe receba todas as atualizações de alterações e que os conflitos sejam resolvidos no início da fase de design. Há também a necessidade de garantir que a sala de layout, a massa, o contato térmico, a rigidez física e os parâmetros elétricos / de dados sejam satisfatórios para todos os subsistemas, bem como os objetivos da missão.
NOME ANALOGO DE SINAL (INTERMODULADO)
Fornecimento regulamentado de 3,3 V.
CDH MCU ADC (PF0)
Suprimento regulado de 5,0 V.
CDH MCU ADC (PF1)
Potência TNC, potência XCVR.
CDH MCU ADC (PF2)
nada usa diretamente.
via I2C a partir do ADC1 no EPS.
via I2C a partir do ADC1 no EPS.
saída de células solares.
via I2C a partir do ADC1 no EPS.
toda a matriz.
via I2C a partir do ADC1 no EPS.
nada diretamente alimentado por isso.
Correntes de EPS (enviadas como tensão)
Bat1 carga atual.
via I2C a partir do ADC3 no EPS.
1 corrente de descarga.
via I2C a partir do ADC3 no EPS.
Bat2 carga atual.
via I2C a partir do ADC3 no EPS.
bat2 descarregando corrente.
via I2C a partir do ADC3 no EPS.
Corrente de saída da matriz de células solares.
via I2C da ADC1on EPS.
Sorteio atual de barramento 5.0V.
via I2C a partir do ADC1 no EPS.
Desenho de corrente de barramento de 3,3 V.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
Consumo de corrente de barramento 3.7V.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
célula solar 1 atual.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
para determinar a atitude.
célula solar 2 atual.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
célula solar 3 atual.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
célula solar 4 atual.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
célula solar 5 atual.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
célula solar 6 atual.
via I2C a partir do ADC2 no EPS.
Tensão de alimentação do transceptor.
do ADC na placa COM.
determine se o relé Transcvr funciona.
Todos precisam da mesma tensão de referência.
termistor para ADC0 em CDH.
pode ter que se livrar de alguns.
termistor para ADC0 em CDH.
termistor para ADC0 em CDH.
termistor para ADC0 em CDH.
termistor para ADC0 em CDH.
termistor para ADC0 em CDH.
termistor para ADC0 em CDH.
Thermisor para ADC0 em CDH.
termistor para MCU (PF7)
2ª temperatura do rcvr.
termistor para MCU (PF4)
termistor para MCU (PF5)
termistor para ADC on (PF6)
Tabela 4. Exemplo de Documento de Controle da Interface.
Tabela 5. Interface MCU / TNC.
Tabela 6. Exemplo de Documento de Controle da Interface.
Exemplos de orçamento de massa.
Para aplicações aeroespaciais, a planilha de orçamento em massa é o ícone da caixa de ferramentas do engenheiro do sistema. Porque minimizar a massa é tão crítico no projeto de aeronaves, foguete e espaçonave, o número de linha de fundo aqui é muitas vezes o resultado mais monitorado e angustiante no SE. Embora de grande importância, o orçamento em massa é simples de configurar e usar. Infelizmente, muitas vezes é mal estimado e, certamente, a ferramenta SE mais abusada. A massa é crítica, portanto, mesmo pequenos erros podem levar a grandes problemas no setor aeroespacial. Uma margem de 30% é geralmente adicionada para estimativas de massa preliminares com mais de 50% adicionados a sistemas ou subsistemas que são novos ou têm tecnologia única. Mesmo uma nave espacial que é uma duplicação de uma missão anterior, terá uma margem de 10%, uma vez que cada missão tem ambientes únicos e quase todas as modificações de requisitos se traduzirem em uma penalidade em massa. Algumas coisas são melhor não sobrecarregadas com uma margem de massa plana, como propulsores. Tais fluidos tendem a ser pesados ​​e normalmente bem conhecidos a partir da análise da trajetória e outros fatores. No caso de um escudo de radiação pesado, que é significativamente massivo, mas essencialmente “massa burra”, pode ser aplicada uma margem de 2% ou menos.
O engenheiro de sistemas não deve ser o funcionário ou a secretária que insira o valor que os produtores de subsistemas produzem e, em seguida, anunciar o grande total para a equipe. Existe um julgamento na produção de uma massa bruta inicial, atribuindo uma tolerância máxima de massa para cada subsistema e fornecendo orientação sobre contingência nos níveis de peça, componente ou sistema. O total deve atender aos outros critérios de nível de missão, como o limite do veículo de lançamento, a carga útil planejada ou um alvo de custo com base na massa. Determinando se é necessária tecnologia mais avançada, ou a reatribuição da estimativa em massa leva conhecimento técnico. O engenheiro de sistemas deve servir como "intermediário honesto" para direcionar as melhores decisões gerais para a equipe e para enfrentar o inevitável conflito entre subsistemas.
Tabela 7. Exemplo de orçamento de massa de C e DH.
Exemplos de orçamento de energia.
Os orçamentos de energia são muitas vezes mantidos no nível do subsistema por conveniência, mas esta é realmente uma função de engenheiro de sistemas e se preocupa tanto quanto o orçamento em massa. Existem trades realizados entre subsistemas, seleções de tecnologia e integração de operações de missão. Existem dois principais orçamentos de energia; a potência total (tudo em cima) e os limites operacionais (potência máxima permitida). Muitas vezes, o orçamento de energia restringirá certas funções e limitará os modos operacionais. A transmissão de dados geralmente é uma tarefa intensiva em energia e é limitada a determinados períodos da missão quando outros subsistemas estão desligados ou em modo ocioso. Os satélites em órbita terrestre terão um período de escuridão onde os painéis solares já não fornecem energia e as baterias devem ser reservadas para o aquecimento de componentes cruciais da espaçonave. Tais decisões de negociação e operações estão em um nível SE, mesmo quando o orçamento de energia é mantido por um único líder de subsistema.
No exemplo de orçamento C & amp; DH abaixo, vários modos de energia ou estados estão listados. Cada um tem seu próprio limite máximo ou inferior permitido e cada um é contabilizado separadamente. Esses estados correspondem aos modos de missão e à linha de tempo.
Tabela 8. Exemplo de orçamento de energia C & amp; DH.
Exemplos de orçamento de dados e links.
Como o orçamento de energia, os orçamentos de dados e links geralmente são mantidos por uma liderança do subsistema, com a responsabilidade da coordenação geral ainda deixada no nível do engenheiro de sistemas. O orçamento de dados é derivado do tempo disponível para as comunicações e a taxa de baud. Geralmente há duas taxas e muitas vezes dois sistemas separados; um para o uplink ou comunicações para o sistema, e outro para o downlink de dados sendo enviados para a estação terrestre. Há muitos fatores a serem considerados e o julgamento de engenharia é necessário ao fazer essas estimativas. A qualidade dos dados, a resolução, a verificação de erros, o tamanho do pacote e critérios semelhantes são parâmetros típicos rastreados no orçamento de dados e links.
Tabela 9. Exemplo de orçamento de dados C & amp; DH.
Tabela 10. Exemplo de orçamento de link.
Análise do modo de falha.
A análise do modo de falha é uma ferramenta para gerenciamento de riscos. É o aspecto técnico ou de engenharia mais rigoroso do gerenciamento de riscos. Um modo de falha é a maneira pela qual algo falha. Cada falha tem uma ou mais consequências, que são chamadas de efeitos de falha. Uma causa de falha é o que induz a falha. Após a identificação de todas as possíveis falhas, os efeitos da falha são estimados. Em seguida, um plano de mitigação é preparado para cada causa potencial de falha.
Análise de Modos de Falha no CubeSat.
Como o projeto cubesat não possui os fundos ou o espaço disponível para mitigar cada falha potencial, o sistema deve ser redundante, tolerante a falhas e capaz de corrigir erros detectados. A análise dos modos de falha é feita para determinar quais as falhas potenciais em um projeto e como mitigar. Esta análise determina a relação entre a falha de um único componente e seus efeitos no sistema como um todo. Aceitamos que nenhum sistema é perfeito e, portanto, alguns riscos são aceitáveis. Portanto, as tentativas de mitigação estarão focadas nessas falhas, o que pode causar falha na missão. Na maioria dos casos, um componente secundário pode ser usado para atenuar qualquer falha de missão. A tabela imediatamente seguinte mostra as quatro formas diferentes em que uma falha de componente pode afetar todo o sistema.
Tabela 11. Análise do Modo de Falha, Códigos de Gravidade de uma Falha Potencial.
Identificou falhas de ponto único.
Uma falha de ponto único ocorre se a missão falhar como resultado de um único componente na falha no satélite. Simplificando, é hardware que o satélite não pode operar sem. É extremamente importante detectar e eliminar todas as falhas de ponto único que possam surgir no AS-I. Em um esforço para eliminar falhas de ponto único, uma filosofia de redundância foi adotada. A filosofia de redundância afirma que todo hardware de satélite identificado como componentes de falha de ponto único deve ter hardware redundante (secundário). Geralmente ter hardware redundante significa simplesmente ter dois do mesmo componente onde eles operam de forma independente. Uma variação comum a este tema de "se ele falhar, usar o outro", é a reposição quente onde o segundo componente está ativo e está funcionando e continuamente pronto para operar a qualquer momento. Às vezes, as unidades são regularmente trocadas como a unidade principal por outros motivos, como para suportar o tempo de vida útil da bateria ou impedir a captura de mecanismos em conjunto.
Outras filosofias de redundância incluem ter uma peça de hardware totalmente diferente como o backup. Esta pode ser uma antena de baixo ganho que atende as necessidades de limpeza e uma antena de alto ganho para a ciência da missão. No entanto, se um falhar, o outro pode executar o mesmo dever, mas com um rendimento de dados total diminuído. Tal como acontece com a maioria dos esquemas de redundância relacionada a aeroespacial, isso proporciona uma economia de massa significativa ao ter dois dos dois tipos de sistemas de comunicação a bordo. Outro método de economia de massa é identificar o ponto fraco real no subsistema e fazer a redundância no componente ou no nível da parte. Um bom exemplo é nas válvulas de foguete, onde a caixa da válvula é a parte mais pesada e menos provável para falhar. No passado, a soldagem em uma segunda válvula completa em linha ou em paralelo era a solução. No entanto, uma vez que a falha é quase sempre no assento da válvula (por exemplo, não fechando apertado), a redundância pode ser conseguida na duplicação dos selos do assento e nas bobinas de atuação de eletroímãs duplas. Isso não apenas economiza a massa de um alojamento de válvula, mas também o custo e o risco de mais duas soldas no sistema. A redundância também pode estar em componentes de desvalorização para garantir que eles duraram a vida útil da missão ou adicionar margem para um subsistema, então, se a parte redundante da unidade falhar, ele pode "acelerar" para um maior desempenho e diminuir ou eliminar a perda. Uma caixa ou transformador de conversão de energia da nave espacial pode funcionar como duas unidades de baixa potência que fornecem a alta tensão do instrumento primário, ganhando assim uma longa vida com menor risco, mas cada uma com a capacidade de atender a toda a exigência de tensão (ou o mínimo para o sucesso da missão) deve o outro componente falha. Detalhes sobre as opções de redundância AS-I para as falhas de ponto único são fornecidos em cada documentação do subsistema. Os seguintes componentes foram identificados como componentes de falha de ponto único no CubeSat:
Armazenamento de energia (baterias de iões de lítio)
Exemplo de Análise do Modo de Falha - Sistema COMM, C e Sistema DH e Stuctures.
Tabela 12. Análise do modo de falha para o sistema Comm.
Tabela 13. Análise do modo de falha para o sistema C & amp; DH.
Tabela 14. Análise do modo de falha para o sistema Structures.
Gráfico de Gantt.
Um Gráfico de Gantt é um gráfico de barras que pode ser usado para atribuir tempo a tarefas, agendamento de avaliações e marcos de data. As tarefas são as atividades do projeto. As tarefas têm datas de início e término (por exemplo, "Criar Estrutura"). Geralmente, nós escrevemos a tarefa como uma frase que começa com um verbo (por exemplo, "criando o produto"). Cada tarefa tem uma hora de início e hora final. O gráfico geralmente precisa ser atualizado uma vez que as datas finais geralmente são estimativas e tendem a deslizar (quase sempre mais tarde do que anteriormente na prática real). Os marcos são os pontos de verificação, as datas de vencimento, as datas para os objetivos interinos ou as datas das revisões. Uma vez que o período do gráfico geralmente é definido em dias, semanas ou meses, reuniões, revisões e marcos aparecem como pontos únicos ou marcadores em vez de uma linha para o tempo que o item leva. Consulte o Capítulo 2 para outros exemplos.
O Gráfico de Gantt é tipicamente uma daquelas “ferramentas” do SE que podem tornar o escravo de seu mestre em prática real. Se você soubesse exatamente quais as tarefas que precisavam, precisamente, quanto tempo cada tarefa realmente tomava e a ordem apropriada seria feita, então o Gráfico de Gantt poderia ser usado corretamente como um verdadeiro indicador do progresso da engenharia. Se o progresso real fosse antes do Gráfico de Gantt, a equipe poderia ser considerada excepcional e ter tempo livre. Se eles estivessem atrasados, eles precisavam ficar atrasados ​​e voltar à pista. Mas isso tudo pressupõe que o gráfico indique o verdadeiro processo. Apenas em raras circunstâncias há informações suficientes para obter um cronograma um pouco preciso estabelecido no início de um projeto técnico. Além de não conhecer o design e o que pode ser necessário para integrar todos os subsistemas, as coisas fora do controle do projeto são garantidas para estragar o planejamento. Típico para projetos aeroespaciais é a disponibilidade de financiamento (o dinheiro deve estar para contratar engenheiros ou pagar o contratado), o processo de aquisição (quanto tempo leva para comprar algo), o acesso à instalação (o teste é muitas vezes reprogramado devido a outros projetos usando uma instalação) e inúmeras questões técnicas. Este "bastão de medição" do progresso do projeto não é um padrão preciso que pode ser usado para vencer o subsistema leva a fazer seu trabalho! É descrito com mais precisão como um cabo de bungee livremente desenhado para o qual pessoas diferentes pegam em vários pontos, cada um produzindo o comprimento eo alinhamento das marcas de medição bastante incorretamente espaçadas. Use o gráfico como uma ferramenta para ajudar a monitorar e avaliar o local onde um projeto se encontra. É melhor do que não ter qualquer idéia do tempo da tarefa e faz o engenheiro do sistema estar ciente dos conflitos e do fluxo de integração do produto. No entanto, você poderia ter a equipe de engenharia mais excepcional que está muito por trás do cronograma original com tarefas adicionadas e marcos perdidos e o maior grupo de desvios diretamente no cronograma da Gantt Chart. Você provavelmente ainda preferiria montar no foguete o primeiro grupo produzido atrasado, do que o lançamento a tempo com o segundo.
Figura 5. Gráfico de Gantt mostrando o cronograma de tarefas e seu progresso.
Esboço de um Plano detalhado de gerenciamento de engenharia de sistemas (SEMP) para um projeto estudantil (NASA, 2002)
O SEMP é um documento de planejamento que deve ser avaliado pelo Engenheiro de Sistemas no final da Fase A, e atualizado formalmente conforme necessário depois disso. Ele basicamente agenda atividades e revisões e atribui funções de SE a indivíduos. O nível de detalhe necessário aqui depende do tamanho da equipe, do escopo do projeto, etc., com as seções principais listadas da seguinte forma:
(Incluir visão geral da missão, cronograma do projeto com ciclo de vida e revisões).
2. Atividades de Engenharia do Sistema.
(Descreva o ciclo de vida geral, incluindo as principais atividades de engenharia de sistemas para cada fase, independentemente de quem os faz. Descreva decisões e atividades críticas, como comentários.)
(Descreva métodos utilizados para atividades de engenharia de sistemas de comunicação, progresso, status e resultados).
4. Funções de Engenharia de Sistemas.
4.1 Objetivos da Missão.
(O Engenheiro de Sistemas deve ser responsável por criar uma equipe responsável pelos Requisitos de Nível 1 e Objetivos da Missão).
4.2 Desenvolvimento de Conceitos de Operações.
(O Engenheiro de Sistemas define quem desenvolve o conceito de operações, qual o formato planejado e quando é devido. Defina quem desenvolve o conceito de verificação baseado no solo, qual formato está planejado e quando é devido).
4.3 Desenvolvimento de Arquitetura e Design de Missão.
(Define quem desenvolve a Arquitetura e Design, o formato planejado e quando é devido. Defina quem desenvolve e mantém a Estrutura de Distribuição do Produto.)
4.4 Identificação e análise de requisitos.
(Defina quem desenvolve a hierarquia de requisitos, define quem é responsável por cada parte da hierarquia, define quem identifica e é responsável pelos requisitos de crosscutting. Defina quando a identificação dos requisitos é devida e quando o controle formal de configuração deve começar.)
4.5 Validação e Verificação.
(Define who is responsible for the validation and verification activities and how this is accomplished.)
4.6 Interfaces and ICDs.
(Define which ICDs are planned, what interfaces are to be included, who is responsible for developing the ICDs and who has approval and configuration management authority.)
4.7 Mission Environments.
(Define the applicable mission environments, who is responsible for determining the mission specific environmental levels or limits, and how each environmental requirement is to be documented.)
4.8 Resource Budgets and Error Allocation.
( List the resource budgets that Systems Engineering will track, and when they will be placed under formal configuration management. )
4.9 Risk Management.
(Define who is responsible for defining acceptable risk and where this is documented. Define the role of systems engineering in risk management and how the analysis are to be accomplished.)
4.10 System Engineering Reviews.
(Define which system engineering reviews are planned and who is responsible for organizing them.)
5. Configuration Management.
(Define what systems engineering documentation is required and when it is to be placed under formal configuration management. Define the method to archive and distribute System Engineering information generated during the course of the lifecycle.)
6. System Engineering Management.
(Define the Systems Engineering Organization Chart and Job Responsibilities. Define trade studies, who does them and when they are due.)
AUSSP. (2007). AubieSat-1: Auburn's First Student-Built Satellite .
NASA. (1995). NASA Systems Engineering Handbook, SP-610S : PPMI.

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Unformatted text preview: ove the measures and measurement methods (e. g., models) used in evaluating the alternatives, and then to repeat the analytical portion of the trade study process. 5.1.1 Controlling the Trade Study Process There are a number of mechanisms for controlling the trade study process. The most important one is the Systems Engineering Management Plan (SEMP). The SEMP specifies the major trade studies that are to be performed during each phase of the project life cycle. It An Example of a Trade Tree for a Mars Rover The figure below shows part of a trade tree for a robotic Mars rover system, whose goal is to find a suitable manned landing site. Each layer represents some aspect of the system that needs to be treated in a trade study to determine the best alternative. Some alternatives have been eliminated a priori because of technical feasibility, launch vehicle constraints, etc. The total number of alternatives is given by the number of end points of the tree. Even with just a few layers, the number of alternatives can increase quickly. (This tree has already been pruned to eliminate low-autonomy, large rovers.) As the systems engineering process proceeds, branches of the tree with unfavorable trade study outcomes are discarded. The remaining branches are further developed by identifying more detailed trade studies that need to be made. A whole family of (implicit) alternatives can be represented in a trade tree by a continuous variable. In this example, rover speed or range might be so represented. By treating a variable this way, mathematical optimization techniques can be applied. Note that a trade tree is, in essence, a decision tree without chance nodes. (See the sidebar on decision trees.) NASA Systems Engineering Handbook System Analysis and Modeling Issues Trade Study Reports Trade study reports should be prepared for each trade study. At a minimum, each trade study report should identify: • • • • • • • • The system issue under analysis System goals and objectives (or requirements, as appropriate to the leve.
TERM Spring '13 PROFESSOR Mr. Kau TAGS Systems Engineering, The American, . .
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